炭封装型金属催化剂有效改善负载型金属催化剂在反应体系中所面临的金属团聚、氧化、烧结、酸浸出和硫中毒等问题，极大地提高了催化剂的结构稳定性和反应稳定性，使得炭封装金属催化剂在催化领域具有良好的工业应用前景。综述了炭封装金属催化剂的合成方法和多领域催化应用，在合成方法方面，阐述了直接热解法和间接热解法的特点，不同制备方法导致的金属组分和炭层差异化，以及金属和炭层间电子结构的变化；炭包覆金属催化剂在许多催化领域显示出独特的催化性能，在催化应用方面，分析了炭封装金属催化剂在热催化、电催化和光催化反应中的表现。
鉴于化工反应过程中数据所具有的动态性、时序性和非线性特征，以及传统预测算法在处理此类复杂数据序列时预测精度不高的问题，提出了一种基于MHA-ConvLSTM的化工反应过程关键风险预警方法。该方法整合了CNN、LSTM模型以及MHA和全连接层的设计理念。在模型架构中，MHA层主要负责提取时间序列数据的关键信息，以避免序列过长时信息的损失。此外，该方法还采用了多层次模糊综合评价法，全面考虑了各风险预警因子对风险等级的贡献，对单个因子进行了四级风险等级的划分。该预警方法已经在一家化工企业的羧基丁腈胶乳生产聚合工艺中得到应用，对温度、压力和搅拌速率等6个关键工艺参数进行了准确预测。实验结果显示，ConvLSTM模型在融合MHA机制后，其预测性能得到了显著提升，MAE值降至0.002 362,RMSE值降至0.002 726,R~2值提升至0.997 948,优于其他模型。在迭代至950次时，MHA-ConvLSTM模型达到了最佳性能，RMSE值为0.002 812,R~2值为0.998 524。在预测未来120 min风险等级的图表中，从第80 min起，风险等级逐渐升高，在第101 min达到了中级水平。利用多层次模糊综合评价法对预测结果进行风险评估，该方法为化工生产过程中的风险分级预警提供了有效支持，对于预防和减少重大安全风险、避免重大安全事故的发生具有显著的应用价值。
通过静态吸附实验研究了乙酸乙酯在比表面积1 269.254 m~2·g~(-1)、孔容0.801 cm~3·g~(-1)的树脂基活性炭上的吸附行为，分析发现吸附过程符合Langmuir等温吸附模型，模型拟合相关系数R~2为0.994,理论吸附容量q_e为420.89 mg·g~(-1)。建立了固定床吸附工艺的数学模型，通过与吸附实验数据对比，计算得到的绝对平均误差AAD值为0.034,分析表明建立的数学模型对于描述活性炭吸附乙酸乙酯的穿透曲线是合理的。用已验证的数学模型，在Aspen Adsorption上对工艺进行了数值模拟，进一步探索了进料流量、操作压力、吸附剂用量和吸附剂堆积密度对吸附过程的影响。模拟结果表明，通过减小进料流量，提升操作压力、增加吸附剂用量及堆积密度，可有效延长穿透时间并提升床层利用率。
芳烃抽提效率与液滴尺寸及其运动状态密切相关，在环丁砜抽提体系中，液滴尺寸较大，其比表面积较小，且扩散速率受限，导致抽提效率低。液滴发生阶段是控制液滴尺寸和液液传质的关键，但目前有关液滴尺寸与发生过程对抽提效率影响规律的相关研究仍较缺乏。基于环丁砜液滴/芳烃抽提体系，利用高速摄像技术构建了液滴发生过程传质行为测试装置，探究了环丁砜液滴发生过程中的传质规律，考察了液滴粒径、芳烃浓度和连续相流速在液滴发生过程中的影响机制。发现芳烃浓度与传质速率成正比，当芳烃浓度由10%增加至50%时，传质速率由0.054增至0.468 kg·m~(-2)·s~(-1);在芳烃浓度为10%的情况下，连续相流速与传质速率成正比，当连续相流速由0增至0.016 m·s~(-1)时，传质速率由0.025增至0.086 kg·m~(-2)·s~(-1);液滴粒径与传质速率呈反比，当液滴粒径由1.006增至1.478 mm时，传质速率由降至0.023 kg·m~(-2)·s~(-1)。为优化抽提工艺参数、提高溶剂利用率和分离效率提供理论依据，推动技术在工业应用中的高效化和可持续发展。
采用水热合成法制备Mn_(0.7)Ce_(0.3)O_2固溶体，并分别通过沉积-沉淀法和浸渍法合成担载型Ni/Mn_(0.7)Ce_(0.3)O_2催化剂，应用于光热耦合催化生物质乙醇与温室气体CO_2重整制合成气反应。利用XRD、H_2-TPR、O_2-TPD、H_2-TPD、CO_2-TPD、XPS、SEM对制备催化剂进行表征，考察制备方法对Ni基催化剂形貌结构等物理化学性质和乙醇干重整反应性能的影响。结果表明，与浸渍法相比，沉积-沉淀法制备的Ni/Mn_(0.7)Ce_(0.3)O_2催化剂具有更高的活性金属分散度、更强的活性金属Ni-载体锰铈间的相互作用以及更多的表面强碱性位，因此在光热协同乙醇干重整反应中表现出更好的催化活性和选择性。
气体分布器是固定床反应器中均布气体的重要内构件。针对锥套型气体分布器进行了冷模实验，在此基础上采用计算流体力学方法进行放大研究，并对模拟计算结果进行验证，分析了锥套扩散角和锥套层数等结构参数对分布器性能的影响。模拟结果表明：锥套型气体分布器能显著提高反应器内气体流动的均匀性；随着锥套扩散角和锥套数的增大，气体均匀性得到提升，但是过大锥套扩散角和锥套数会引导气体流向壁面，从而造成额外的动能损失。研究结果可用于指导锥套型气体分布器的设计优化和工业应用。
壬基酚(NP)是一种高毒性的酚类内分泌干扰物(EDCs),被列入我国重点管控新污染物清单。以典型NP化合物——4-n-壬基酚(4-n-NP)污染土壤为研究对象，探讨加热温度、停留时间、土壤含水率、升温速率和污染物浓度对其热脱附去除率的影响，进行反应动力学、TG-FTIR和Py-GC/MS分析，并采用响应面法优化热脱附的工艺参数。结果表明，加热温度、停留时间和土壤含水率对4-n-NP去除率影响显著。4-n-NP热脱附过程受一级和指数衰减动力学共同控制，热脱附过程中形成酚类、烷烃、烯烃等气相产物，推测4-n-NP受热裂解生成苯甲酸、3,5-二甲基-3-己醇等并进一步转化为苯甲酸丙酯。当污染土壤中的4-n-NP浓度为800μg·kg~(-1)时，响应面优化的最适宜工艺参数为温度399℃、时间20 min、含水率16%和升温速率19℃·min~(-1),在该条件下热脱附去除率为99%。研究结果可为热脱附技术在NP污染场地的实际应用提供参考。
受限空间的气泡浮升过程因其特殊的流体动力学行为而受到广泛关注。利用Hele-Shaw实验装置，以该装置的狭缝宽度为受限空间的受限尺度，通过实验研究受限尺度的变化对受限空间的浮升气泡流体动力学行为的影响。实验分别测量了在0.5、1.0、1.5和2.0 mm 4个狭缝宽度下的CO_2气泡在水中运动过程的流体动力学参数，分别分析了气泡尺寸大小和狭缝宽度对受限空间内气泡动力学参数的影响，定量地展示了气泡的多种流体动力学参数随狭缝宽度的变化关系。
从应用效果看，聚丙烯酰胺纳米球在实际开采中已取得了令人满意的效果，可大幅提高原油采收率，然而关于纳米球提高采收率的具体机制及其粒径和驱油能力之间的相关性研究仍有不足。为了探究聚合物纳米球的驱油机制及驱油能力的尺寸效应，引入粒径为30 nm的聚丙烯酰胺纳米球，与常规的50和100 nm纳米球体系进行对比，在分析粒径、形态的基础上，通过油滴剥离实验研究结构分离压力的作用，探究结构分离压力的影响因素，建立纳米球粒径与油滴剥离能力之间的关系；并在毛细管中模拟实际油藏中的孔隙，观察纳米球作用下毛细管中的油水动态演变，为纳米驱油技术的进一步优化和应用提供理论依据。结果显示，由于纳米粒子的结构分离压力，纳米球粒径在油滴剥离过程中起到关键作用，粒径越小油滴剥离时间越短；同时在毛细管中的油水传质能力在一定范围内随尺寸减小而增强，在一定程度上可以说明纳米球的驱油能力具有尺寸效应。
采用四水合硝酸铜改性石墨毡，探究了改性石墨毡的理化性质，优化改性石墨毡电极制备条件，并考察将其用作三维电极氧化体系阳极对亚甲基蓝染料废水的降解性能。结果表明：改性后石墨毡表面成功负载了Cu和Cu_2O纳米棒颗粒物，石墨毡电极比表面积增大，活性位点增多，电极界面电荷转移电阻减小，传质速率增大，电极活性增强；电极最适宜制备条件为四水合硝酸铜浓度0.12 mol·L~(-1)、煅烧温度600℃,在该条件下制得的电极具有良好的稳定性，COD去除率83.54%,脱色率为99.88%,改性后电极表面Cu/Cu_2O的存在构成类电芬顿反应，促进羟基自由基产生，体系催化氧化性能增强。